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[活动] 是德示波器学习笔记——示波器的信号完整性及测量

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 楼主 | 2020-8-22 18:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 天意无罪 于 2020-8-22 19:08 编辑

参加了是德科技的学习活动,下载并学习了《如何确定示波器的信号完整性》和《信号完整性基础知识从仿真到测量》,学习笔记整理如下:

笔记一《如何确定示波器的信号完整性》:示波器的关键性能指标
       在学习这篇文档之前,平时最关注一台示波器的关键性能指标主要是:带宽、采样率、ADC位数。带宽越高,意味着可测量的频谱范围越宽;采样率越高,意味着每秒钟采样的点数越多,波形越真实。ADC位数越高,测量的信号幅度精度越高。然而,并不代表这三项关键参数指标越高示波器的性能就越好。
      【1】示波器的ADC位数与ENOB
作为一名电子工程师,如果看见某厂商宣称说自己的示波器具有高达XX位的ADC,可能会瞬间被惊艳到。的确,ADC位数这个指标简单而粗暴,确实能俘获工程师的心。但是ADC的位数并不代表实际能够达到的位数,比如我们常用的MCU都带有12位的ADC外设,但是器件本身存在各种误差,如积分误差、累积误差等。把这些误差加权后,ADC外设的有效位数肯定是没有12位的。示波器同样如此,我们在满足于示波器ADC位数的同时,更应该关注其ADC的ENOB,也就是我们常用说的ADC有效位数。由于我们测量信号是针对示波器这个整体软硬件系统而言,所以我们真正关心和注意的应该是示波器的系统ENOB。
      【2】示波器的带宽
首先,带宽并不是越高越好,带宽越高,系统ENOB越低。在保证能够正确捕获到需要测量的信号前提下,降低示波器的带宽,能够获得更高的示波器系统ENOB,从而减少测量噪声,获得更精确的测量信号波形。是德科技的示波器具有内置硬件滤波器,这一功能够方便限制示波器的带宽。
      【3】示波器的频率响应
并不是所用具有同等带宽的示波器都具有相同的频响特性,是德科技的示波器具有硬件校正滤波器,这个功能保证了在提高示波器带宽的同时,能够使频率响应一直保持平坦。如果没有该硬件校正滤波器,示波器为了提高测量带宽,会将高频信号的幅度衰减,以便信号进入可测量范围,这样带来的影响便是使得示波器测量的信号幅度不能正确反映真实信号。
      【4】示波器的本底噪声
说实话,作为一名电子工程师,使用了这么久的示波器,还是第一次听到示波器的本底噪声这一指标,实属惭愧。由于示波器中ADC质量的差异,导致在示波器屏幕的不同垂直偏置处看不到不一样的噪声电平,这与该偏置处需要显示的量化电平的数量有关系。对于同一厂家的同一型号示波器,当信号位于屏幕中央时,能够获得最小的本底噪声。不同厂家的示波器差异很大,是德科技的S系列示波器具有非常小的本底噪声。
      【5】示波器的采样率
示波器的采样率越高,意味着可观察到信号的细节越多,但是要实现更高的采样率,需要示波器使用两个或以上的ADC器件交织采样,而要实现该功能,需要多个ADC器件能够精确同步,否则会影响信号采集,导致示波器显示的信号出现失真。是德科技的S系列示波器能够实现ADC的精确同步,所以用户不用担心信号失真的问题。

笔记二《信号完整性基础知识从仿真到测量》:如何确保设计出的系统具有信号完整性
      【1】设计前仿真
在设计一个高速数字系统之前,我们通常都会使用电子设计自动化仿真软件进行初步仿真,以便验证设计的理论正确性。
      【2】设计后测量
        采用电子设计自动化软件进行仿真,是采用的逐位和统计技术,并不能代表设计出系统与仿真结果完全一致,因为实际系统中存在各种噪声和误差。这时候,我们需要使用示波器或矢量网络分析仪对系统的信号进行测量和观察(比如使用示波器测量和观察信号的眼图、使用矢量网络分析仪进行信号的S参数分析等),以验证设计和仿真之间的差异,定位造成信号衰减的环节,以便找出正确的修改或优化设计方法。
      【3】修改并优化设计
在经过步骤2后,我们找出了造成信号完整性缺陷的原因和环节,这时候便可以采用修改或优化软硬件设计来实现可靠的信号完整性。

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| 2020-8-29 10:06 | 显示全部楼层
楼主写的很详细,学习了!

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 楼主 | 2020-8-29 10:37 | 显示全部楼层
caigang13 发表于 2020-8-29 10:06
楼主写的很详细,学习了!

谢谢支持!

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| 2020-8-31 23:52 | 显示全部楼层
写的蛮详细的,支持

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